一種盾構刀盤面板衝刷系統的製作方法

2023-11-10 02:26:47 1

本發明涉及一種盾構施工領域，尤其涉及一種盾構刀盤面板衝刷系統。

背景技術：

盾構工法由於對周邊環境影響小、沉降利於控制等特點，廣泛應用於城市隧道施工。為適應不同地區的地層條件及功能需求，盾構機的種類也得到進一步發展。採用常壓可更換刀具設計的盾構刀盤，通常具有的大直徑、小開口率及刀盤厚度較大等特點，往往存在以下問題：①刀盤面板正面渣土流動性較差，久之易覆蓋包裹刀盤面板區域、刀具等，逐漸硬化後形成「泥餅」，影響掘進效率；②渣土通過距離長——刀具切削下的渣土需通過較長的平行於刀盤面板的路徑進入刀盤開口，並通過盾構胸板底板的閘門到達盾構排泥泵吸口，攜排不暢，易滯留在開挖艙內，進一步磨損刀盤、刀具；③泥水循環難以到達刀盤正面——通常進泥系統的泥水分配在盾構前艙和後艙，盾構進泥泥水難以在刀盤正面形成有效的循環，改善渣土流動性；④盾構機長時間的掘進，即刀盤與掌子面的長時間研磨，致使刀盤及盾構機前盾溫度升高，造成潛在風險。

目前，針對大直徑、小開口泥水盾構的相關問題，現有解決措施是在刀盤正面增加固定式衝洗口。使用時從進泥管路中分流出部分，通過增壓泵提高壓力後從衝洗口射出，達到衝洗效果。通常情況下該措施能在一定程度上解決上述問題，但仍存在缺陷，即當衝洗口本身堵塞時，無法繼續發揮功能。而固定式衝洗口通常設在刀盤面板上，處於帶壓泥水艙室內，堵塞後的清理疏通十分困難，難以持續有效地使用。因此，該措施並不能妥善解決泥水盾構施工的相應問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，在盾構機刀盤面板上或刀桶上增加可更換式衝洗裝置，即盾構刀盤面板衝刷系統。

為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：一種盾構刀盤面板衝刷系統，其包括設於盾構中的供水管路和可拆卸地安裝於刀盤面板上的刀桶，所述刀桶包括刀桶桶身、刀桶後座和刀桶面板，所述刀桶桶身、所述刀桶後座和所述刀桶面板圍設形成一注水腔，刀具設於所述刀桶面板上，所述刀桶後座上設有注水口，所述刀桶面板上設有衝洗口，所述注水口上連接有注水管，所述注水管連通於所述供水管路。

在一些實施例中，所述刀盤面板上開設有刀桶預留孔，所述刀桶預留孔內安裝有刀桶安裝座，所述刀桶可拆卸地安裝於所述刀桶安裝座上。

在一些實施例中，所述刀桶後座設有法蘭盤，所述法蘭盤法蘭連接於所述刀桶安裝座上。

在一些實施例中，所述刀桶安裝座上設有活動閘門，所述活動閘門在刀桶拆卸後封閉所述刀桶預留孔。

在一些實施例中，所述衝洗口上設有用於將衝洗口中的水流引流至所述刀盤面板上的引流結構。

在一些實施例中，所述引流結構包括蓋設於所述衝洗口上的引流帽，所述引流帽的側部開設有出水口，所述出水口的一側與所述刀盤面板齊平。

在一些實施例中，所述刀盤面板上還設有預留裝配口，所述預留裝配口上可拆卸地安裝有封堵件。

在一些實施例中，所述預留裝配口上可拆卸地安裝有衝洗桶。

在一些實施例中，所述預留裝配口上可拆卸地安裝有監測裝置。

在一些實施例中，所述監測裝置為磨損報警裝置、壓力傳感器、溫度傳感器、採樣裝置或視頻探頭裝置。

採用上述方案，針對大直徑或超大直徑泥水盾構刀盤正面存在的問題，尤其在渣土流動不暢或無開口的區域，設置帶衝洗功能的可更換刀桶設計，在實際施工中，切實有效地降低了刀具周邊結「泥餅」的現象，增加了刀具切削效率，而當設置在刀桶正面的衝洗孔堵塞後，可在進行常壓換刀工作時，將刀桶抽出清理疏通；進一步地，在可能結泥餅的刀盤面板區域設置多用預留裝配口，供衝洗桶或監測裝置安裝，如安裝衝洗桶，可更換衝洗桶設計，在具備固定式衝洗孔功能的同時，也避免了固定式衝洗孔堵塞後麻煩的清孔工作，並且當刀盤面板大面積結「泥餅」時可更換專用衝洗設備，通過衝洗桶預留孔對刀盤泥餅進行清理工作，從而替代人工出倉清理。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明的實施例中的一種盾構刀盤面板衝刷系統的刀盤面板示意圖。

圖2為本發明的實施例中的一種盾構刀盤面板衝刷系統的刀盤內部的局部示意圖。

圖3為本發明的實施例中的一種盾構刀盤面板衝刷系統的刀桶的剖面示意圖。

圖4為本發明的實施例中的一種盾構刀盤面板衝刷系統的刀桶的安裝示意圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。

盾構推進過程中產生的渣土易在刀盤面板、刀桶的表面附著，久之硬化後形成「泥餅」，質地堅硬，包裹住刀盤或刀具，從而誘發一系列推進影響因素。並且由於大直徑泥水盾構開口率一般較小，渣土需從較小的刀盤開口部分101進入後倉，往往容易排渣不暢，引起「滯磨」問題。

本發明通過①可更換刀桶衝洗設計；②面板上設置多用可更換預留孔設計，利用高壓泥水射流可有效改善上述問題。

下面結合附圖以及具體實施例對本發明的具體實施方案做進一步的詳細說明。

本發明的實施例中主要提供了一種盾構刀盤面板衝刷系統，其主要適用於可進行常壓換刀的大直徑或超大直徑泥水盾構，是一種可改善刀盤面板正面渣土流動性，防止刀盤面板結泥餅的刀盤面板衝刷系統設計。

本發明的實施例中的一種盾構刀盤面板衝刷系統，適用於可進行常壓換刀的大直徑或超大直徑泥水盾構，其主要包括供水管路、刀桶及預留裝配口三部分。其中，供水管路設於盾構中，一般在泥水盾構中設有泥水循環系統，可直接利用泥水循環系統提供衝洗水源。將供水管路連接於該泥水循環系統，即在泥水循環系統的原進泥管上分出一條泥水支路，作為供水管路，經由增壓泵提高壓力後，進入刀盤面板後方的刀盤腔室內，沿著迴轉中心布置管路，最後通向增設在刀盤上的衝洗裝置(刀桶及預留裝配口)，為其提供所需流量。

參閱圖1和圖2所示，刀桶為可更換式刀桶，其可拆卸地安裝於盾構的刀盤面板10上。進一步配合圖3和圖4所示，刀桶11包括刀桶桶身111、刀桶後座112和刀桶面板113，其中，刀桶桶身111、刀桶後座112和刀桶面板113圍設形成一密閉的注水腔110。刀桶安裝於刀盤面板10上並嵌入到刀盤面板10後方的刀盤腔室101中，刀桶桶身111安裝於刀盤面板10上，刀桶後座112位於刀盤腔室101中，刀盤面板113位於刀盤腔室101外，刀具20設於刀桶面板113上。刀桶後座112上設有注水口13，刀桶面板113上設有衝洗口14，注水口13上連接有注水管(圖中未顯示注水管)，注水管進一步連通於供水管路(圖中未顯示供水管路)。

本發明的實施例中的一種盾構刀盤面板衝刷系統採用將衝洗裝置與刀桶相結合，即衝洗口設置在刀桶面板上，可在原有刀桶基礎上，將刀桶後座開孔(即開注水口)、加焊帶內絲接口，對其進行相關改造後，使其具備與注水管連通的能力，供水管路發出的支路即為主水管，進入刀盤腔室後與刀桶後座上的接口進行連接。

使用時，開啟供水管路，由供水管路供水，經注水管和注水口將水流通向刀桶11的注水腔110中，再經刀桶面板113上的衝洗口14向刀盤面板10的外側注水，從而起到衝洗刀盤面板10的作用，同時，對刀桶面板113上的刀具20也起到衝洗作用，對刀具處進行針對性衝洗設計，可增加刀盤正面泥水供給，形成有效的泥水循環，改善盾構切削下的渣土流動性，減緩渣土對刀盤刀具的二次磨損，延長盾構刀盤刀具使用壽命。

進一步地，可通過在供水管路上設置增壓泵，進行供水加壓，提供一種能夠持續有效作用的刀盤面板衝刷系統設計，通過泥水加壓後從衝洗口射出，改善盾構機推進條件，同時由於方便抽出清理，即使堵塞的情況下，也能及時妥善地得到處理，從而提高施工效率。

結合圖2和圖4所示，刀盤面板10上開設有刀桶預留孔(圖中未標示注水管)，刀桶預留孔內安裝有刀桶安裝座15，刀桶11可拆卸地安裝於該刀桶安裝座15中。如圖2所示，刀桶安裝座15的第一端嵌入刀盤面板10後方的刀盤腔室100中，刀桶安裝座15的第二端延伸出刀盤面板10並與刀桶11的刀桶面板113相齊平。如圖3所示，刀桶11的刀桶後座112的底部軸身設有一圈法蘭盤1121，在刀桶安裝座15的對應位置也設置一圈法蘭盤，通過法蘭連接的方式將刀桶11安裝在刀桶安裝座15上，且兩者之間的連接為可拆卸連接，同時，採用法蘭連接的密封性能好其連接牢固。由於刀桶11的安裝、拆卸操作均需在刀盤面板10後方的刀盤腔室100中進行，因此，刀桶11和刀桶安裝座15在安裝時，應便於自刀盤腔室100進行法蘭盤連接，即刀桶後座112上的法蘭盤1121位於刀桶安裝座14的底端內側(相對於刀盤腔室較內)。

刀桶安裝座15上設有活動閘門151，活動閘門151在刀桶11拆卸後封閉刀盤面板上的刀桶預留孔，以確保在拆卸、更換刀桶11的過程中，刀盤面板10外的泥水不會從刀桶預留孔侵入到刀盤腔室100中，如圖2所示，該活動閘門151可採用滑移方式可活動地設於刀桶安裝座15的兩側側壁上。具體地，在刀桶安裝座15的兩側側壁上設置滑槽，滑槽的開設方向與刀盤面板相平行，每側側壁上分別設置一活動閘門151，活動閘門151滑設於各自所在的滑槽中，當刀桶安裝座中的刀桶被拆除後，將兩側的活動閘門151相向移動至合攏在一起，移動到位後利用鎖定機構進行鎖定，便可起到封閉刀盤面板上的刀桶預留孔的效果。其中的鎖定機構可採用搭扣之類的卡合鎖定結構，在兩側的活動閘門移動合攏後自刀桶安裝座的側壁外側對活動閘門進行鎖定。

作為本發明的較佳實施方式，刀桶11的刀桶面板113上的衝洗口14上設有一引流結構16，用於將衝洗口14中的水流引流至刀盤面板10上，具體地，引流結構16包括蓋設於衝洗口14上的引流帽，該引流帽的一側側壁上開設有出水口161，該出水口161的一側邊沿與刀盤面板10齊平，即該側邊沿貼合於刀盤面板10。引流帽可採用金屬帽，焊接於衝洗口14處的刀桶面板113上，其上出水口161的設置方向一般為背向刀桶面板113上的刀具20的方向，使泥水射出時與盾構掘進方向垂直，既能保護衝洗口，也能防止高壓射流直接作用在掌子面上，影響其穩定性。如圖3所示，在刀具20兩側的刀桶面板113上各設置一衝洗口14和一引流帽，並使兩個引流帽上的出水口的開設方向相背。

再配合圖1和圖2所示，刀盤面板10上還設有多個預留裝配口12，可用於安裝衝洗筒或一些監測裝置。其中，衝洗筒的構造類似於上述刀桶的構造，內部形成儲水腔，後座開孔、加焊帶內絲接口，進行相關改造後使其可與注水管連接，注水管進一步連接至上述供水管路，衝洗筒的面板位於刀盤面板的外側並開設有衝洗口，用於衝洗刀盤面板的外側，配合刀桶上的衝洗裝置，加強對刀盤面板上的淤泥、泥餅的清除效果。監測裝置可選用：1、設置磨損報警裝置；2、設置衝洗口裝置；3、清理泥餅時，設置專用高壓旋轉噴頭裝置；4、設置壓力、溫度傳感器裝置等；5、設置正面地層取樣裝置；6、設置視頻探頭裝置，檢查刀具及刀盤正面情況。監測裝置採用類似刀桶的可拆卸安裝結構安裝於預留裝配口12中。

其中，預留裝配口12可採用與上述可更換刀桶的可拆卸形式相同的方式，同樣地可拆卸地安裝於刀盤面板10上，也可採用直接開設孔洞的方式形成。進一步地，預留裝配口12上可拆卸地安裝有封堵件121，用於在預留裝配口12上未安裝衝洗桶或監測裝置的施工，自刀盤面板10後方的刀盤腔室100內對預留裝配口12進行封堵，避免泥水入侵。

本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，在盾構刀盤面板上或刀桶上增加可更換式衝洗裝置，即刀盤面板衝刷系統設計包含：①可更換刀桶衝洗設計；②在面板上設置多用可更換預留孔設計。

針對大直徑或超大直徑泥水盾構刀盤正面存在的問題，尤其在渣土流動不暢或無開口的區域，設置帶衝洗功能的可更換刀桶設計，在實際施工中，切實有效地降低了刀具周邊結「泥餅」的現象，增加了刀具切削效率，而當設置在刀桶正面的衝洗孔堵塞後，可在進行常壓換刀工作時，將刀桶抽出清理疏通；在可能結泥餅的刀盤面板區域設置多用可更換衝洗桶設計，在具備固定式衝洗孔功能的同時，也避免了固定式衝洗孔堵塞後麻煩的清孔工作，並且當刀盤面板大面積結「泥餅」時可更換專用衝洗設備，通過衝洗桶預留孔對刀盤泥餅進行清理工作，從而替代人工出倉清理。

本發明採用上述兩種針對性衝洗設計可增加刀盤正面泥水供給，形成有效的泥水循環，改善盾構切削下的渣土流動性，減緩渣土對刀盤刀具的二次磨損，延長盾構刀盤刀具使用壽命。

進一步地，本發明中的衝洗裝置將泥水進一步加壓後在刀具、面板等位置射出，阻止附近的渣土覆蓋淤積，並將刀盤與地層摩擦產生的熱量帶走部分，起到一定的散熱降溫作用。當衝洗口發生堵塞時，可採用常壓換刀的方式將刀桶抽出後，對堵塞部分進行清理疏通，從而持續有效地作用於盾構掘進過程中。其中，改變傳統固定式衝洗口的形式，使其容易清理疏通，能夠持續發揮作用。將衝洗裝置與刀桶相結合，簡化了刀盤內部構造設計，並使抽取清理工作與抽刀工作相結合，提高了施工效率，將衝洗功能變得可控。

需要說明的是，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，並非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。同時，本說明書中所引用的如「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」及「一」等的用語，亦僅為便於敘述的明了，而非用以限定本發明可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施的範疇。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。